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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024178680
(43)【公開日】2024-12-25
(54)【発明の名称】整流回路
(51)【国際特許分類】
H02M 7/12 20060101AFI20241218BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20241218BHJP
【ＦＩ】
H02M7/12 A
H02J50/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023097004
(22)【出願日】2023-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】岩本 藤行
(72)【発明者】
【氏名】笹谷 卓也
(72)【発明者】
【氏名】平野 哲夫
(72)【発明者】
【氏名】近藤 尚哉
【テーマコード（参考）】
5H006
【Ｆターム（参考）】
5H006AA06
5H006CA02
5H006CA12
5H006CB03
5H006CB07
5H006CC01
5H006CC08
5H006DB01
5H006DC04
(57)【要約】
【課題】より簡素な構成で使用可能な、可変リアクタ機能と整流機能とを一体にした整流回路を提供する。
【解決手段】ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの一端を交流電力が入力される入力端子１１ａ，１１ｂのそれぞれに接続する。ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの他端間にはスイッチＳ１及びＳ２の直列回路を接続する。ダイオードＤ１、Ｄ２をスイッチＳ１，Ｓ２のそれぞれに並列に、且つカソードが共通となるように接続する。コンデンサＣ１、Ｃ２をダイオードＤ１、Ｄ２にそれぞれ並列に接続する。フィルタ回路１５はスイッチＳ１及びＳ２の直列回路に並列に接続されるインダクタ１３ａ及び１３ｂの直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ１５を有する。ゲート制御回路５はスイッチＳ１，Ｓ２を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う。
【選択図】図２
【解決手段】ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの一端を交流電力が入力される入力端子１１ａ，１１ｂのそれぞれに接続する。ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの他端間にはスイッチＳ１及びＳ２の直列回路を接続する。ダイオードＤ１、Ｄ２をスイッチＳ１，Ｓ２のそれぞれに並列に、且つカソードが共通となるように接続する。コンデンサＣ１、Ｃ２をダイオードＤ１、Ｄ２にそれぞれ並列に接続する。フィルタ回路１５はスイッチＳ１及びＳ２の直列回路に並列に接続されるインダクタ１３ａ及び１３ｂの直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ１５を有する。ゲート制御回路５はスイッチＳ１，Ｓ２を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電力が入力される２つの入力端子（１１ａ，１１ｂ）のそれぞれに一端が接続される２つのＬＣ共振回路（１２ａ，１２ｂ）と、
これら２つのＬＣ共振回路の他端間に、互いに逆方向で接続される第１及び第２スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）の直列回路と、
前記第１及び第２スイッチング素子のそれぞれに並列に、且つカソード又はアノードが共通となるように接続される第１及び第２ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）と、
これらの第１及び第２ダイオードに、それぞれ並列に接続される第１及び第２コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）と、
前記第１及び第２スイッチング素子の直列回路に並列に接続される２つのインダクタ（１３ａ，１３ｂ）の直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ（１４）を有するフィルタ回路（１５）と、
前記第１及び第２スイッチング素子を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う制御部（５）と、を備え、
前記リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとし，前記制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、前記第１及び第２コンデンサの容量Ｃは、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定されており、
前記２つのＬＣ共振回路のリアクタンスの合計値ｊＸにより、前記入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性とし、
前記制御部は、前記第１及び第２スイッチング素子の内、対応するダイオードがオンした後に前記スイッチング素子をオンさせ、
前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後に前記スイッチング素子をオフさせて、前記スイッチング素子のオフデューティ比により前記リアクタンスの可変制御を行う整流回路。
これら２つのＬＣ共振回路の他端間に、互いに逆方向で接続される第１及び第２スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）の直列回路と、
前記第１及び第２スイッチング素子のそれぞれに並列に、且つカソード又はアノードが共通となるように接続される第１及び第２ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）と、
これらの第１及び第２ダイオードに、それぞれ並列に接続される第１及び第２コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）と、
前記第１及び第２スイッチング素子の直列回路に並列に接続される２つのインダクタ（１３ａ，１３ｂ）の直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ（１４）を有するフィルタ回路（１５）と、
前記第１及び第２スイッチング素子を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う制御部（５）と、を備え、
前記リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとし，前記制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、前記第１及び第２コンデンサの容量Ｃは、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定されており、
前記２つのＬＣ共振回路のリアクタンスの合計値ｊＸにより、前記入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性とし、
前記制御部は、前記第１及び第２スイッチング素子の内、対応するダイオードがオンした後に前記スイッチング素子をオンさせ、
前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後に前記スイッチング素子をオフさせて、前記スイッチング素子のオフデューティ比により前記リアクタンスの可変制御を行う整流回路。
【請求項2】
交流電力が入力される入力端子間に接続されるＬＣ共振回路（１２）、及びスイッチング素子（Ｓ１）の直列回路と、
前記スイッチング素子に並列に、且つカソードが前記ＬＣ共振回路側となるように接続されるダイオード（Ｄ１）と、
このダイオードに並列に接続されるコンデンサ（Ｃ１）と、
前記スイッチング素子に並列に接続されるインダクタ（１３）及び出力コンデンサ（１４）を有するフィルタ回路（５２）と、
前記スイッチング素子をスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う制御部（５）と、を備え、
前記リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとし，前記制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、前記ダイオードに並列に接続されるコンデンサの容量Ｃは、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定されており、
前記ＬＣ共振回路のリアクタンスｊＸにより、前記入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性とし、
前記制御部は、前記ダイオードがオンした後に前記スイッチング素子をオンさせ、
前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後に前記スイッチング素子をオフさせて、前記スイッチング素子のオフデューティ比により前記リアクタンスの可変制御を行う整流回路。
前記スイッチング素子に並列に、且つカソードが前記ＬＣ共振回路側となるように接続されるダイオード（Ｄ１）と、
このダイオードに並列に接続されるコンデンサ（Ｃ１）と、
前記スイッチング素子に並列に接続されるインダクタ（１３）及び出力コンデンサ（１４）を有するフィルタ回路（５２）と、
前記スイッチング素子をスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う制御部（５）と、を備え、
前記リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとし，前記制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、前記ダイオードに並列に接続されるコンデンサの容量Ｃは、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定されており、
前記ＬＣ共振回路のリアクタンスｊＸにより、前記入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性とし、
前記制御部は、前記ダイオードがオンした後に前記スイッチング素子をオンさせ、
前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後に前記スイッチング素子をオフさせて、前記スイッチング素子のオフデューティ比により前記リアクタンスの可変制御を行う整流回路。
【請求項3】
前記制御部は、前記交流電力の電圧、電流の位相差を検出する位相差検出部を備え、
前記位相差に基いて、前記スイッチング素子のオフデューティ比を変化させる請求項１又は２記載の整流回路。
前記位相差に基いて、前記スイッチング素子のオフデューティ比を変化させる請求項１又は２記載の整流回路。
【請求項4】
前記位相差検出部は、前記位相差に応じた電圧Ｖｂを出力し、
前記制御部は、前記電圧Ｖｂと基準電圧との誤差電圧を出力するエラーアンプ（２４）と、
三角波信号を出力する三角波出力回路（３６）と、
前記三角波信号を、前記誤差電圧分だけオフセットさせるオフセット付与部（４０，４１）と、
前記オフセットが付与された三角波信号によってトリガされ、そのトリガされた一定時間後にクリアされるフリップフロップ（３９）と、を備え、
前記フリップフロップの出力信号に基いて前記スイッチング素子を駆動する請求項３記載の整流回路。
前記制御部は、前記電圧Ｖｂと基準電圧との誤差電圧を出力するエラーアンプ（２４）と、
三角波信号を出力する三角波出力回路（３６）と、
前記三角波信号を、前記誤差電圧分だけオフセットさせるオフセット付与部（４０，４１）と、
前記オフセットが付与された三角波信号によってトリガされ、そのトリガされた一定時間後にクリアされるフリップフロップ（３９）と、を備え、
前記フリップフロップの出力信号に基いて前記スイッチング素子を駆動する請求項３記載の整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、交流電力を直流電力に整流する回路に関する。
【背景技術】
【0002】
電界結合式や磁界結合式等で用いられる非接触給電（ＷＰＴ：Wireless Power Transfer）システムでは、電力の伝送効率を向上させるためや、電力の反射を抑制するため、送電経路上のリアクタンス成分をキャンセルしたりインピーダンス整合をさせる整合回路や、結合器のＬＣ値と交流電源周波数とで共振させる共振回路を設けている。
【0003】
結合器の共振周波数や送電経路上のリアクタンス成分は、結合器等の経年による寸法変動や受電側の移動等により変動する場合がある。整合回路や共振回路が、定数が固定のＬＣ素子で構成されていると、発生したリアクタンス成分に対応できず、電力反射が発生し、電力伝送性能が劣化することが懸念される。
【0004】
そのような問題に対処するため、可変リアクタ回路を挿入し，リアクタ値を自動調整して影響をキャンセルする手法がある。可変リアクタ回路は、機械式やスイッチング素子とＬＣ部品とで構成した電子式の構成がある。しかし、その場合、回路体格の増大が懸念される。特に、受電側の回路は、移動体や飛行体等に搭載される想定により体格や重量に制約がある場合が多く、小型化が求められる。そこで、電力伝送性能と受電側回路の小型化を両立するため、可変リアクタ回路と整流回路を一体にした回路が提案されている。
【0005】
非特許文献１は、＋ｊＸ又は－ｊＸ成分を付与するＬＣ共振回路と、スイッチ二つとコンデンサで構成された２つの整流部と、これらの整流部にそれぞれ接続されるＤＣ－ＤＣコンバータとで構成された整流回路を開示している。この構成では、各ＤＣ－ＤＣコンバータの電圧変換比を制御することで、コンバータ、ひいては整流部の入力抵抗を制御する。それにより、＋ｊＸと－ｊＸの寄与を制御してインピーダンスＺｒを制御し、送電経路上のリアクタンスをキャンセルしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWER ELECTRONICS, VOL.8,NO.3,SEPTEMBER 2020
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記の構成では、ＬＣ直列回路、整流部及びコンバータの組み合わせが２組必要であり、回路体格の増大が懸念される。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡素な構成で使用可能な、可変リアクタ機能と整流機能とを一体にした整流回路を提供することにある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡素な構成で使用可能な、可変リアクタ機能と整流機能とを一体にした整流回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項１記載の整流回路によれば、２つのＬＣ共振回路（１２a，１２ｂ）の一端は、交流電力が入力される２つの入力端子（１１a，１１ｂ）のそれぞれに接続される。２つのＬＣ共振回路の他端間には、互いに逆方向で接続される第１及び第２スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）の直列回路が接続される。第１及び第２ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）は、第１及び第２スイッチング素子のそれぞれに並列に、且つカソード又はアノードが共通となるように接続される。第１及び第２コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は、第１及び第２ダイオードにそれぞれ並列に接続される。フィルタ回路（１５）は、第１及び第２スイッチング素子の直列回路に並列に接続される２つのインダクタ（１３ａ，１３ｂ）の直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ（１４）を有する。制御部（５）は、第１及び第２スイッチング素子を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることでリアクタンスの可変制御を行う。
【0009】
制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、その絶対値の大きさは第１及び第２コンデンサの容量Ｃで調整することができる。第１及び第２コンデンサの容量Ｃは、リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとすると、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定する。２つのＬＣ共振回路のリアクタンスの合計値ｊＸにより、入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性にする。制御部は、第１及び第２スイッチング素子の内、対応するダイオードがオンした後に前記スイッチング素子をオンさせ、前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後に前記スイッチング素子をオフさせて、そのオフデューティ比によりリアクタンスの可変制御を行う。
【0010】
このように構成すれば、出力コンデンサに１つのＤＣ－ＤＣコンバータを接続すればよく、整流回路によってリアクタンスｊＸｒを両極性で可変制御することができる。したがって、従来構成よりも回路規模を低減できる。
【0011】
請求項２記載の整流回路によれば、ＬＣ共振回路（１２）及びスイッチング素子（Ｓ１の直列回路は、交流電力が入力される入力端子（１１ａ、１１ｂ）間に接続される。ダイオード（Ｄ１）は、スイッチング素子に並列に、且つカソードがＬＣ共振回路側となるように接続され、コンデンサ（Ｃ１）は、ダイオードに並列に接続される。インダクタ（１３）及び出力コンデンサ（１４）を有するフィルタ回路（５２）は、スイッチング素子に並列に接続される。制御部（５）は、スイッチング素子をスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う。ダイオードに並列に接続されるコンデンサの容量Ｃは、リアクタンスについて必要とされる可変制御値をΔＸとし，制御部により可変制御されるリアクタンスを－ｊＸｒｅｃとすると、ΔＸ≦（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定される。ＬＣ共振回路のリアクタンスｊＸにより、入力端子から見たリアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせて、当該リアクタンスｊＸｒの可変範囲を両極性とする。
【0012】
制御部は、ダイオードがオンした後にスイッチング素子をオンさせ、ダイオードがオフした後、所定時間の経過後にスイッチング素子をオフさせて、そのオフデューティ比により前記リアクタンスの可変制御を行う。このように構成した場合も、整流回路によってリアクタンスｊＸｒを両極性で可変制御することができる。したがって、従来構成よりも回路規模を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態であり、電力給電システムの構成を示す図
【図2】可変リアクタ整流回路の構成を示す図
【図3】スイッチのオフデューティ比に対するリアクタンス値の変化を示す図
【図4】位相差検出回路の構成を示す図
【図5】電圧－電流位相差に応じた位相差検出回路の出力電圧の変化を示す図
【図6】ゲート制御回路の構成を示す図
【図7】位相調整回路の動作を示すタイミングチャート
【図8】可変リアクタ整流回路の動作をスイッチＳ１について示すタイミングチャート
【図9】可変リアクタ整流回路の動作をスイッチＳ１及びＳ２について示すタイミングチャート
【図10】第２実施形態であり、可変リアクタ整流回路の構成を示す図
【図11】可変リアクタ整流回路の動作をスイッチＳ１について示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【0014】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の電力給電システムは、高周波電源１に接続される位相差検出回路２、整合回路・結合器等３、可変リアクタ整流回路４及びゲート制御回路５を備え、これらにより変換した直流電源を負荷６に供給する。位相差検出回路２は、高周波電源１より入力される交流電源について電圧と電流との位相差を検出し、その位相差に応じた直流電圧Ｖｂをゲート制御回路５に出力する。整合回路・結合器等３は、インピーダンスの整合や、次段の可変リアクタ整流回路４に対する入力へのカップリングを行う。可変リアクタ整流回路４は、ゲート制御回路５により制御され、整合回路・結合器等３において、経年劣化等により発生するリアクタンス成分の変動を補償するように動作しつつ、交流電力を直流電力に変換する。
図１に示すように、本実施形態の電力給電システムは、高周波電源１に接続される位相差検出回路２、整合回路・結合器等３、可変リアクタ整流回路４及びゲート制御回路５を備え、これらにより変換した直流電源を負荷６に供給する。位相差検出回路２は、高周波電源１より入力される交流電源について電圧と電流との位相差を検出し、その位相差に応じた直流電圧Ｖｂをゲート制御回路５に出力する。整合回路・結合器等３は、インピーダンスの整合や、次段の可変リアクタ整流回路４に対する入力へのカップリングを行う。可変リアクタ整流回路４は、ゲート制御回路５により制御され、整合回路・結合器等３において、経年劣化等により発生するリアクタンス成分の変動を補償するように動作しつつ、交流電力を直流電力に変換する。
【0015】
図２に示すように、可変リアクタ整流回路４においては、入力端子１１ａ，１１ｂのそれぞれに、インダクタ及びコンデンサの直列回路であるＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの一端が接続されている。ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの他端間には、スイッチＳ１及びＳ２の直列回路が接続されている。第１及び第２スイッチング素子であるスイッチＳ１及びＳ２は、何れもＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。各ＦＥＴのドレインは共通に接続され、ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの他端には、それぞれのソースが接続されている。
【0016】
スイッチＳ１及びＳ２には、それぞれ第１及び第２ダイオードＤ１及びＤ２が並列に接続されており、これらのカソード側が共通となっている。ダイオードＤ１及びＤ２には、それぞれ第１及び第２コンデンサＣ１及びＣ２が並列に接続されている。スイッチＳ１及びＳ２の直列回路には、インダクタ１３ａ及び１３ｂの直列回路が並列に接続されている。スイッチＳ１及びＳ２の共通に接続されたドレインと、インダクタ１３ａ及び１３ｂの共通接続点との間には、出力コンデンサ１４が接続されている。出力コンデンサ１４は、インダクタ１３ａ及び１３ｂと共にフィルタ回路１５を構成している。出力コンデンサ１４の両端は、直流電力の出力端子となる。
【0017】
同図に示すように、入力端子１１ａ，１１ｂより見た入力リアクタンスをｊＸｒとし、ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂそれぞれのリアクタンスをｊＸ／２とする。動作の詳細については後述するが、可変リアクタ整流回路４により制御されるリアクタンスの大きさを－ｊＸｒｅｃとすると、ｊＸｒ＝ｊＸ－ｊＸｒｅｃ、となる。
【0018】
これは、図３に示すように、ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂのリアクタンスを合計したｊＸにより、入力リアクタンスｊＸｒを正側にシフトさせることになる。結果として、可変リアクタ整流回路４により制御される入力リアクタンスｊＸｒは、正負の両極に亘る範囲となる。｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値は、第１及び第２コンデンサＣ１及びＣ２の容量Ｃによって決まる。すなわち、－ｊＸｒｅｃ∝－ｊ／（ωＣ）の関係にある。したがって、システムにおいて必要とされる｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値を満たすように容量Ｃを設定する。
【0019】
図４に示すように、位相差検出回路２では、交流入力端子１６ａ，１６ｂ間に、コンデンサ１７ａ及び１７ｂの直列回路が接続されている。コンデンサ１７ａに対して並列に、トランス１８、コンデンサ１９並びにダイオード２０ａ及び２０ｂを組み合わせた回路が接続されている。トランス１８の１次巻線は交流入力端子１６ａに接続され、２次巻線にはコンデンサ１９が並列に接続されている。
【0020】
ダイオード２０ａのカソード及びダイオード２０ｂのアノードは、コンデンサ１７ａ及び１７ｂの共通接続点に接続されている。そして、ダイオード２０ａのアノードと、ダイオード２０ｂのカソードとは、それぞれコンデンサ１９の一端、他端に接続されている。コンデンサ１７ａ及び１７ｂの共通接続点からは、抵抗素子２１を介して電圧Ｖｂが出力される。電圧Ｖｂの出力端子とグランドとの間には、コンデンサ２２及び抵抗素子２３の並列回路が接続されている。
【0021】
コンデンサ１７ａ及び１７ｂ２の共通接続点の電圧をＶｖｄ，コンデンサ１９の端子電圧をＶｉｄとすると、位相差検出回路２の出力電圧Ｖｂは、図５に示すように、電圧Ｖｖｄに対する電圧Ｖｉｄの位相差に応じた値、つまり電流電圧位相差となる。位相差の遅れ、進みに応じて、電圧Ｖｂは負の値から正の値に変化する。
【0022】
図６に示すように、制御部に相当するゲート制御回路５は、エラーアンプ２４、位相調整回路２５、１８０°遅延回路２６、並びにゲートドライバ２７（１）及び２７（２）を備えている。エラーアンプ２４は、オペアンプ３１、抵抗素子３２及び３３、並びにコンデンサ３４で構成されている。位相差検出回路２の出力電圧Ｖｂは、抵抗素子３２を介してオペアンプ３１の反転入力端子に入力され、基準電圧は、抵抗素子３３を介して同非反転入力端子に入力されている。コンデンサ４は、反転入力端子とオペアンプ３１の出力端子との間に接続されている。エラーアンプ２４は、電圧Ｖｂと基準電圧との差に応じた誤差電圧を出力する。
【0023】
位相調整回路２５において、矩形波発生器３５が発生させた矩形波信号は、抵抗素子Ｒｔｒ及びコンデンサＣｔｒからなり、三角波出力回路に相当する三角波発生部３６に入力される。抵抗素子Ｒｔｒ及びコンデンサＣｔｒの共通接続点は、カップリングコンデンサ３７及びバッファ３８を介して、Ｄフリップフロップ３９のクロック端子ＣＬＫに接続されている。エラーアンプ２４を構成するオペアンプ３１の出力端子は、抵抗素子４０及び４１の直列回路を介してグランドに接続されている。抵抗素子４０及び４１の共通接続点は、バッファ３８の入力端子に接続されている。抵抗素子４０及び４１は、オフセット付与部に相当する。
【0024】
Ｄフリップフロップ３９の入力端子Ｄは電源にプルアップされている。出力端子Ｑは、ゲートドライバ２７（１）の入力端子に直接接続されていると共に、１８０°遅延回路２６を介してゲートドライバ２７（２）の入力端子に接続されている。出力端子Ｑバーは、抵抗素子４２及びコンデンサ４３の直列回路を介してグランドに接続されている。また、出力端子Ｑバーは、抵抗素子４４及びダイオード４５の直列回路を介して抵抗素子４２及びコンデンサ４３の共通接続点に接続されている。出力端子Ｑバーのレベルがローになると、コンデンサ４３が放電されてＤフリップフロップ３９はクリアされる。
【0025】
図７に示すように、位相調整回路２５では、入力されるパルス信号１に基づき三角波発生部３６により発生させた三角波に、エラーアンプ２４により出力される誤差電圧がオフセットとして印加される。これにより、三角波の振幅が、バッファ３８の閾値Ｖｔｈを超えるタイミングを変化させる。その変化に応じて、Ｄフリップフロップ３９の出力端子Ｑより出力される位相が変化する。
【0026】
次に、本実施形態の作用ついて説明する。スイッチＳ１、Ｓ２は、位相が１８０°異なる同じスイッチングパターンとなるので、スイッチＳ１の動作を説明する。尚、区間に付す括弧付きの数字は、図中の丸数字に対応する。図８に示す区間（１）では、交流入力によりダイオードＤ１がオンして、順方向電流Ｉｄ１が流れ始める。続く区間（２）では、スイッチＳ１のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが略ゼロになった後、スイッチＳ１のゲート信号Ｖｇｓ１をハイレベルにしてスイッチＳ１をオンにする。この時、スイッチＳ１のターンオンは、ゼロ電圧スイッチング；ＺＶＳとなる。
【0027】
区間（３）では、ダイオードＤ１がオフになるがスイッチＳ１はオンしているので、スイッチＳ１に電流Ｉｓ１が流れ続ける。所定の時間が経過した後、スイッチＳ１のゲート信号Ｖｇｓ１をローレベルにしてスイッチＳ１をオフにする。この時、スイッチＳ１に並列に接続されているコンデンサＣ１により、ターンオフもＺＶＳとなる。続く区間（４）は、スイッチＳ１をオフになることで、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが立ち上がる。
【0028】
尚、図９は、スイッチＳ１及びＳ２の動作タイミングチャートを示している。すなわち、可変リアクタ整流回路４により制御されるリアクタンス－ｊＸｒｅｃは、コンデンサＣ１，Ｃ２によって負の値となる。その大きさは、スイッチＳ１，Ｓ２のオフデューティ比、つまり図９に示すオフ期間の長さによって決まる。本実施形態では、ゲート信号Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２によってスイッチＳ１，Ｓ２のオフ期間を制御し、図３に示したようにリアクタンス－ｊＸｒｅｃの値を変動させて、入力リアクタンスｊＸｒを可変制御する。
【0029】
以上のように本実施形態によれば、可変リアクタ整流回路４において、ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの一端を、交流電力が入力される入力端子１１ａ，１１ｂのそれぞれに接続する。ＬＣ共振回路１２ａ，１２ｂの他端間には、スイッチＳ１及びＳ２の直列回路を接続する。ダイオードＤ１、Ｄ２をスイッチＳ１，Ｓ２のそれぞれに並列に、且つカソードが共通となるように接続する。コンデンサＣ１、Ｃ２を、ダイオードＤ１、Ｄ２にそれぞれ並列に接続する。フィルタ回路１５は、スイッチＳ１及びＳ２の直列回路に並列に接続されるインダクタ１３ａ及び１３ｂの直列回路、及び直流出力端子間に接続される出力コンデンサ１５を有する。ゲート制御回路５は、スイッチＳ１，Ｓ２を、互いに１８０度の位相差でスイッチングすることで、リアクタンスの可変制御を行う。
【0030】
より具体的には、スイッチＳ１，Ｓ２の内、対応するダイオードがオンした後にそのスイッチをオンさせ、前記ダイオードがオフした後、所定時間の経過後にそのスイッチをオフさせて、オフデューティ比によりリアクタンスの可変制御を行う。このように構成すれば、出力コンデンサ１４に１つのＤＣ－ＤＣコンバータを接続すれば良く、可変リアクタンス整流回路４によってリアクタンスｊＸｒを両極性で可変制御することができる。したがって、従来構成よりも回路規模を低減できる。
【0031】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図１０に示すように、第２実施形態の可変リアクタ整流回路５１は、シングルエンドのシステムに適用するため、可変リアクタ整流回路４の片側を切り出したような構成である。交流入力端子１１ａ、１１ｂ間には、ＬＣ共振回路１２及びスイッチＳ１の直列回路が接続されている。このスイッチＳ１及び並列に接続されるダイオードＤ１及びコンデンサＣ１は、第１実施形態のスイッチＳ２、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２に対応し、これらと同じ方向となっている。フィルタ回路１５に替わるフィルタ回路５２は、インダクタ１３及び出力コンデンサ１４の直列回路で構成されている。
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図１０に示すように、第２実施形態の可変リアクタ整流回路５１は、シングルエンドのシステムに適用するため、可変リアクタ整流回路４の片側を切り出したような構成である。交流入力端子１１ａ、１１ｂ間には、ＬＣ共振回路１２及びスイッチＳ１の直列回路が接続されている。このスイッチＳ１及び並列に接続されるダイオードＤ１及びコンデンサＣ１は、第１実施形態のスイッチＳ２、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２に対応し、これらと同じ方向となっている。フィルタ回路１５に替わるフィルタ回路５２は、インダクタ１３及び出力コンデンサ１４の直列回路で構成されている。
【0032】
図１１に示すように、可変リアクタ整流回路５１は、第１実施形態のゲート制御回路５によって、何れか一方のスイッチを制御する信号のパターンにより制御される。
第２実施形態では、ＬＣ共振回路１２のリアクタンスをｊＸに設定することで、入力リアクタンスｊＸｒを、ｊＸｒ＝ｊＸ－ｊＸｒｅｃ、とする。そして、スイッチＳ１のスイッチングを第１実施形態と同様に制御し、オフデューティ比によってリアクタンスを可変制御する。コンデンサＣ１の容量を第１実施形態と同じ値に設定すると、リアクタンスの可変範囲は狭くなるが回路規模はより小さくなる。
第２実施形態では、ＬＣ共振回路１２のリアクタンスをｊＸに設定することで、入力リアクタンスｊＸｒを、ｊＸｒ＝ｊＸ－ｊＸｒｅｃ、とする。そして、スイッチＳ１のスイッチングを第１実施形態と同様に制御し、オフデューティ比によってリアクタンスを可変制御する。コンデンサＣ１の容量を第１実施形態と同じ値に設定すると、リアクタンスの可変範囲は狭くなるが回路規模はより小さくなる。
【0033】
（その他の実施形態）
第１及び第２ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードでも良い。
第１及び第２コンデンサは、ＭＯＳＦＥＴのドレイン，ソース間の寄生容量のみで構成しても良いし、その寄生容量とＭＯＳＦＥＴに並列に接続したコンデンサとで構成しても良い。
第１実施形態のスイッチＳ１、Ｓ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのソースが共通となる方向に接続しても良い。
スイッチング素子は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らない。
第１及び第２コンデンサの容量Ｃは、ΔＸ＜（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定しても良い。
第１及び第２ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴの内蔵ダイオードでも良い。
第１及び第２コンデンサは、ＭＯＳＦＥＴのドレイン，ソース間の寄生容量のみで構成しても良いし、その寄生容量とＭＯＳＦＥＴに並列に接続したコンデンサとで構成しても良い。
第１実施形態のスイッチＳ１、Ｓ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのソースが共通となる方向に接続しても良い。
スイッチング素子は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らない。
第１及び第２コンデンサの容量Ｃは、ΔＸ＜（｜ｊＸｒｅｃ｜の最大値）を満たすように設定しても良い。
【0034】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0035】
図面中、１は高周波電源、２は位相差検出回路、４は可変リアクタ整流回路。５はゲート制御回路、６は負荷、１１ａ，１１ｂは入力端子、１２ａ，１２ｂはＬＣ共振回路、１３ａ及び１３ｂはインダクタ、１４は出力コンデンサ、１５はフィルタ回路、Ｓ１、Ｓ２はスイッチ、Ｃ１及びＣ２はコンデンサ、Ｄ１及びＤ２はダイオードを示す。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】